ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ชิป IC วงจรรวม IC TPS74701QDRCRQ1 ซื้อจุดเดียว

ความสัมพันธ์ระหว่างเวเฟอร์และชิป

ภาพรวมของเวเฟอร์

เพื่อทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างเวเฟอร์และชิป ต่อไปนี้เป็นภาพรวมขององค์ประกอบสำคัญของความรู้เกี่ยวกับเวเฟอร์และชิป

(i) เวเฟอร์คืออะไร

เวเฟอร์เป็นเวเฟอร์ซิลิคอนที่ใช้ในการผลิตวงจรรวมเซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอน ซึ่งเรียกว่าเวเฟอร์เนื่องจากมีรูปร่างเป็นวงกลมพวกเขาสามารถประมวลผลบนเวเฟอร์ซิลิคอนเพื่อสร้างส่วนประกอบวงจรที่หลากหลายและกลายเป็นผลิตภัณฑ์วงจรรวมที่มีฟังก์ชันทางไฟฟ้าเฉพาะวัตถุดิบสำหรับเวเฟอร์คือซิลิคอน และมีซิลิคอนไดออกไซด์ที่ไม่เพียงพอบนพื้นผิวเปลือกโลกแร่ซิลิคอนไดออกไซด์ได้รับการกลั่นในเตาอาร์คไฟฟ้า คลอรีนด้วยกรดไฮโดรคลอริก และกลั่นเพื่อผลิตโพลีซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยมีความบริสุทธิ์ 99.99999999999%

(ii) วัตถุดิบพื้นฐานสำหรับเวเฟอร์

ซิลิคอนได้รับการขัดเกลาจากทรายควอทซ์ และเวเฟอร์ได้รับการทำให้บริสุทธิ์ (99.999%) จากธาตุซิลิกอน จากนั้นจึงทำเป็นแท่งซิลิกอนซึ่งกลายเป็นวัสดุสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ควอทซ์สำหรับวงจรรวม

(iii) กระบวนการผลิตเวเฟอร์

เวเฟอร์เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการผลิตชิปเซมิคอนดักเตอร์วัตถุดิบที่สำคัญที่สุดสำหรับวงจรรวมเซมิคอนดักเตอร์คือซิลิคอน ดังนั้นจึงสอดคล้องกับเวเฟอร์ซิลิคอน

ซิลิคอนพบได้ทั่วไปในธรรมชาติในรูปของซิลิเกตหรือซิลิคอนไดออกไซด์ในหินและกรวดการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนสามารถสรุปได้ในสามขั้นตอนพื้นฐาน: การกลั่นและการทำให้บริสุทธิ์ของซิลิคอน การเติบโตของซิลิคอนผลึกเดี่ยว และการขึ้นรูปเวเฟอร์

ประการแรกคือการทำให้บริสุทธิ์ด้วยซิลิคอน โดยใส่วัตถุดิบที่เป็นทรายและกรวดลงในเตาอาร์คไฟฟ้าที่อุณหภูมิประมาณ 2000 °C และมีแหล่งคาร์บอนอยู่ที่อุณหภูมิสูง คาร์บอนและซิลิคอนไดออกไซด์ในทรายและกรวดจะเกิดปฏิกิริยาเคมี (คาร์บอนรวมกับออกซิเจนจึงเหลือซิลิกอน) จนได้ซิลิคอนบริสุทธิ์ที่มีความบริสุทธิ์ประมาณ 98% หรือที่เรียกว่าซิลิคอนเกรดโลหะซึ่งไม่ใช่ บริสุทธิ์เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์มีความไวต่อความเข้มข้นของสิ่งเจือปนมากดังนั้น ซิลิคอนเกรดโลหะวิทยาจึงบริสุทธิ์ยิ่งขึ้น: ซิลิคอนเกรดโลหะวิทยาที่บดแล้วจะต้องผ่านปฏิกิริยาคลอรีนกับก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์เพื่อผลิตไซเลนเหลว จากนั้นจึงกลั่นและลดลงทางเคมีโดยกระบวนการที่ให้ซิลิคอนโพลีคริสตัลไลน์ความบริสุทธิ์สูงที่มีความบริสุทธิ์ 99.99999999999 % ซึ่งกลายเป็นซิลิคอนเกรดอิเล็กทรอนิกส์

ถัดมาคือการเติบโตของซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์ ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปที่เรียกว่าการดึงโดยตรง (วิธี CZ)ดังที่แสดงในแผนภาพด้านล่าง โพลีซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงจะถูกวางในเบ้าหลอมควอตซ์และให้ความร้อนอย่างต่อเนื่องโดยมีเครื่องทำความร้อนกราไฟท์ล้อมรอบด้านนอก โดยคงอุณหภูมิไว้ที่ประมาณ 1400 °Cก๊าซในเตาเผามักจะเฉื่อย ทำให้โพลีซิลิคอนละลายโดยไม่สร้างปฏิกิริยาเคมีที่ไม่พึงประสงค์ในการสร้างผลึกเดี่ยว การวางแนวของคริสตัลก็จะถูกควบคุมเช่นกัน: เบ้าหลอมจะถูกหมุนด้วยการละลายของโพลีซิลิคอน ผลึกเมล็ดจะถูกแช่อยู่ในนั้น และแท่งดึงจะถูกเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้าม ในขณะที่ค่อยๆ ดึงขึ้นจากด้านล่างในแนวตั้งอย่างช้าๆ ซิลิคอนละลายโพลีซิลิคอนที่ละลายจะเกาะติดที่ด้านล่างของผลึกเมล็ดพืชและขยายตัวขึ้นไปในทิศทางของการจัดเรียงตาข่ายของผลึกเมล็ด